
К вспомогательным функциям современных станков относятся реверсирование и останов шпинделя, в том числе и в заданном положении, переключение поддиапазонов частоты вращения приводов главного движения, а также величины подачи, поиск и смена инструмента, коррекция и фиксация его положения, установка рабочих органов в исходное положение, позиционирование заготовки, зажим и освобождение заготовки, фиксация и высвобождение подвижных узлов станка, включение и выключение систем смазки, охлаждения, удаления стружки и др. Для выполнения этих функций в конструкции станка должны предусматриваться специальные вспомогательные механизмы, имеющие свои сервоприводы. Сервоприводы вспомогательных механизмов могут иметь как постоянную, так и регулируемую скорость. Регулируемые сервоприводы вспомогательных механизмов применяются для выполнения точных делительных и (или) установочных перемещений.
К приводам вспомогательных механизмов предъявляются следующие требования:
-высокие динамические качества, прежде всего высокое быстродействие;
-большие рабочие усилия;
-высокая кратность пускового момента (усилия) по отношению к номинальному;
-способность достаточно просто сочетаться с разнообразными по конструктивному исполнению механизмами.
В наибольшей степени этим требованиям отвечают гидравлические и пневматические исполнительные сервоприводы.
Рассмотрим семейство механических характеристик двигателя при различных нагрузках (см. рис. 3.2, б). Все кривые этого семейства можно считать прямыми линиями с отрицательным наклоном, исходящими из одной точки. Это значит, что, вопервых, когда двигатель не развивает никакого полезного момента (М= 0), его обороты являются максимальными, а, вовторых это означает, что при преодолении некоторого нагрузочного момента при прочих равных условиях (например, в случае электродвигателя при неизменности подаваемого на него напряжения) обороты данного двигателя будут снижаться. Как говорят, двигатель «проседает» под нагрузкой.
Характеристику, когда двигатель сильно снижает свои обороты под нагрузкой, принято называть мягкой.
Характеристику, когда двигатель незначительно снижает свои обороты под нагрузкой, принято называть жесткой.
Естественно, что для производственных задач, когда нагрузка на двигатель может изменяться самым непредсказуемым образом, желательно использовать двигатели с жесткой характеристикой. Будет ли характеристика того или иного двигателя мягкой или жесткой, зависит от конструктивных параметров данного двигателя. Однако схемным путем благодаря
соответствующему включению и использованию отрицательной обратной связи можно, не меняя конструкции данного электродвигателя (это в большинстве случаев покупное изделие), сделать его механическую характеристику жесткой.
Для малых станков и технологического оборудования с малыми нагрузками, например для электроэрозионных станков, достаточно широко применяются синхронные ШД.
Использование ШД в более нагруженных цепях обычно сопровождалось применением следящей системы, усиливающей крутящий момент на ее входе. ШД в таком случае выполнял роль задатчика угла поворота входного вала этой системы. Однако в последнее время появились силовые ШД, способные развивать значительный вращающий момент. В результате наблюдается тенденция к отказу от использования следящих систем, выполняющих функции усилителей вращающего момента (большей частью - гидравлических), и к расширению непосредственного использования ШД в кинематических цепях. Так, в последнее время непосредственно на ШД строятся регулируемые цепи подач у средних токарных и фрезерных станков.
Кроме регулируемых двигателей постоянного тока и шаговых двигателей в качестве исполнительных устройств широко применяются и другие разновидности электрических двигателей. К ним в первую очередь относятся асинхронные электродвигатели переменного тока. Эти двигатели бывают однофазные, двухфазные и трехфазные, с короткозамкнутым ротором, полым ферромагнитным ротором и полым немагнитным ротором. В системах автоматики для отработки соответствующим образом преобразованной информации чаще всего в качестве исполнительных устройств используются асинхронные двухфазные электродвигатели переменного тока с полым немагнитным ротором. Они обладают малым моментом инерции ротора, отсутствием скользящих токоподводов (щеток), что уменьшает момент трения и возникновение электромагнитных помех, способны к регулированию и реверсированию вращения, обеспечивают пропорциональность скорости вращения напряжению питания, характеризуются стабильностью при существенном изменении температуры окружающей среды, а также рядом других положительных свойств.
Помимо различных электродвигателей в качестве исполнительных устройств для систем автоматизации производственных процессов в машиностроении используются и другие электромагнитные устройства.
Эти устройства базируются на тяговых электромагнитах, на использовании управляемых электромагнитами автоматических муфт трения или использовании порошковых электромагнитных муфт. С помощью таких устройств строятся различные электроуправляемые гидравлические и пневматические клапаны, а также электроуправляемые муфты, используемые в кинематических цепях.